基于空间稀疏的匹配场源定位

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1、学校代码：102891分类号：1密级：公开1学号：1420100451江苏科技大学硕士学位论文基于空间稀疏的匹配场源定位研究生姓名蒋亚立1导师姓名王彪1申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学11学科专业水声工程论文提交日期2016年12月21日1研究方向匹配场处理论文答辩日期2017年03月17日1答辩委员会主席1评阅人12017年3月17日分类号：1密级：公开1学号：1420100451江苏科技大学硕士学位论文基于空间稀疏的匹配场源定位学生姓名蒋亚立指导教师王彪副教授江苏科技大学二O一七年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsf

2、ortheDegreeofMasterofEngineeringMatchedfieldlocalizationbasedonSparsespaceSubmittedbyJiangYaliSupervisedbyAssociateProfessorWangBiaoJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2017江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日I摘要摘要匹配场处理是目前水下被动源定位的主要手段之一。常规匹配场处理方法分辨能力较低、旁

4、瓣较高，因此提高分辨力的问题作为匹配场处理技术的一个重要目标，受到各国研究者的广泛关注。压缩感知理论提出了一种全新的信息获取指导理论，打破了传统采样定理的限制，用随机采样获取信号的样本，然后通过非线性重建算法完美的重建信号。该理论进一步完善和丰富了信号稀疏表示理论，是现代信息理论的一个重大变革。因此本文结合稀疏重构理论研究成果，开展了基于空间稀疏的匹配场声源定位方法研究。本论文首先基于匹配场定位搜索空间的稀疏性，结合海洋声场模型，开展了基于空间稀疏理论的匹配场定位信号的模型研究。其次由于稀疏重构理论多采用基于l1范数的稀疏表示模型，采用该模型目的是为了求解方便，而该模型计算量较大，运算时间较长

5、，因此本文又研究了基于l0范数的匹配场源定位方法，并且针对l0范数方法计算复杂度高的问题提出一种快速的算法，即平滑l0范数匹配场源定位方法，通过仿真实验验证了该方法可行性和有效性，并且证明该方法重构精度高，而且具有较高的空间分辨率，在低信噪比下仍具有较好的估计性能，弥补了现有基于空间稀疏的匹配场源定位方法中运算速度慢、算法复杂度高等问题。然后，针对平滑l0算法近似l0范数的估计存在不精确、收敛速度慢的问题，在研究平滑l0范数原理的基础上，对其做出了改进，选取更具陡峭性的逼近函数，提高收敛速度，并且结合阻尼牛顿法，提出了一种基于改进平滑l0范数的匹配场源定位方法。通过仿真实验，说明该方法能够大幅

6、度减少稀疏重构信号的运算的复杂度，减少了定位所用的时间。相比于平滑l0范数，改进的平滑l0范数定位的成功率更高。最后，针对基于空间稀疏的匹配场源定位方法主要只利用了空间稀疏性，并没有考虑到信号自身结构的稀疏特性。当对声源进行空间定位时，目标信号自身会呈现出块结构的稀疏特性。因此本论文的另一方面工作就是基于多观测模型，建立匹配场声源定位的结构稀疏表示模型，提出一种基于结构稀疏的匹配场源定位方法。通过仿真实验表明该方法重构精度高具有较高的空间分辨率，在低信噪比下仍然具有较好的定位性能。关键词:匹配场处理；空间稀疏；高分辨力；改进平滑l0范数算法；稀疏贝叶斯学习IIIAbstractAbstract

7、MatchedFieldProcessing(MFP)isoneoftheclassicalproblemsinunderwateracousticsandthemeanstolocateunderwatertargets.Conventionalmatchedfieldprocessingsuffersfromlowresolutionandhighsidelobelevel.Theexisti